Thư viện linh kiện dựa trên tệp

Các linh kiện và cách chúng được kết nối chính là những yếu tố tạo nên sản phẩm điện tử độc đáo của bạn. Linh kiện là những khối cấu thành cơ bản của sản phẩm đó. Vậy chính xác linh kiện là gì và chúng được lưu trữ ở đâu?

Trong thế giới thực, linh kiện là những vật thể hữu hình nên tương đối dễ nhận biết. Nhưng trong thế giới thiết kế ảo, linh kiện phải được trừu tượng hóa thành nhiều mô hình có thể sử dụng trong các miền thiết kế khác nhau. Trong quá trình nhập và triển khai thiết kế, một linh kiện được biểu diễn dưới dạng ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý, footprint trên PCB, mô hình SPICE để mô phỏng, mô tả tính toàn vẹn tín hiệu để phân tích chất lượng tín hiệu và mô hình ba chiều để trực quan hóa linh kiện và PCB ở dạng 3D. Cùng một linh kiện nhưng có cách biểu diễn khác nhau cho từng miền thiết kế.

Mỗi miền thiết kế cần một mô hình chuyên biệt. Đối với việc nhập sơ đồ nguyên lý, mô hình này được gọi là ký hiệu. Vì môi trường thiết kế được xây dựng dựa trên quan điểm rằng thiết kế bắt đầu từ sơ đồ nguyên lý, ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý được dùng để liên kết các mô hình khác nhau với nhau.

Các tham số sau đó bổ sung những chi tiết cần thiết để xác định linh kiện vật lý trong thực tế, chẳng hạn như công suất, dung sai, thông tin mua hàng, tài liệu dữ liệu tham chiếu, v.v.

Mô hình ký hiệu liên kết với các mô hình khác để mô tả đầy đủ linh kiện đó trong từng miền thiết kế. Mô hình 3D thực tế được đặt bên trong footprint.

Mô hình và thư viện mô hình

Mỗi loại mô hình và linh kiện cần được lưu trữ trong một tệp mô hình hoặc thư viện. Một số sử dụng định dạng tệp tiêu chuẩn như SPICE, trong khi những loại khác sử dụng định dạng độc quyền, chẳng hạn như tệp thư viện sơ đồ nguyên lý dùng để lưu trữ các ký hiệu hoặc linh kiện trên sơ đồ nguyên lý.

Một số loại mô hình, như SPICE, được lưu trữ theo cách mỗi tệp chứa một mô hình; các tệp này được gọi là tệp mô hình. Những loại khác, như footprint PCB, được lưu trữ trong tệp có thể chứa một hoặc nhiều footprint. Các tệp này được gọi là thư viện mô hình.

Tóm tắt các loại mô hình và thư viện

Để hỗ trợ nhiều tác vụ thiết kế khác nhau trong suốt quá trình phát triển sản phẩm điện tử, cần có nhiều loại mô hình và định dạng thư viện.

Dưới đây là phần tóm tắt về từng loại mô hình và thư viện.

Linh kiện

Linh kiện có thể đơn giản như một điện trở hai chân, hoặc là một đầu nối lớn với hàng trăm chân. Để linh hoạt trong cách bố trí linh kiện trên các trang sơ đồ nguyên lý, phần mềm cung cấp một số tính năng hữu ích liên quan đến hiển thị. 

Đây là ký hiệu hay linh kiện?

Sau khi bạn liên kết các mô hình thuộc những miền thiết kế khác và bổ sung tham số, ký hiệu sẽ trở thành linh kiện. Nhiều người thiết kế vẫn gọi đó là ký hiệu khi nhìn thấy nó trên sơ đồ nguyên lý vì đó là thứ họ nhìn thấy, nhưng gắn với ký hiệu ấy là các mô hình thuộc những miền thiết kế khác và các chi tiết tham số xác định nó là một linh kiện. Tài liệu này sử dụng thuật ngữ symbol để mô tả các đối tượng đồ họa và chân được đặt trong trình biên tập thư viện sơ đồ nguyên lý. Trong mọi trường hợp khác, nó được gọi là component.

Ký hiệu được tạo trong trình biên tập thư viện sơ đồ nguyên lý. Ngay khi bạn thêm liên kết đến các mô hình và bổ sung tham số, ký hiệu sẽ trở thành linh kiện. Chi tiết linh kiện có thể được bổ sung trong trình biên tập thư viện sơ đồ nguyên lý, hoặc nếu bạn sử dụng thư viện loại DbLink hay DbLib, các chi tiết này có thể được trích xuất từ cơ sở dữ liệu và bổ sung vào ký hiệu khi đặt lên sơ đồ nguyên lý (sẽ được trình bày chi tiết hơn ở phần sau). Ngoài ra, các chi tiết cũng có thể được bổ sung sau khi ký hiệu đã được đặt lên trang sơ đồ nguyên lý.

Ký hiệu

Ký hiệu được tạo trong trình biên tập thư viện nguyên lý. Để tạo ký hiệu, trước tiên đặt các đối tượng đồ họa để dựng hình dạng cần thiết, sau đó thêm các chân. Chính các chân mang lại đặc tính điện cho linh kiện. Phần mềm nhận diện chúng là các điểm kết nối điện và ánh xạ chúng tới các pad trên footprint PCB.

 
Ký hiệu có thể từ nhỏ, đơn giản đến các linh kiện có số lượng chân lớn được tạo thành từ nhiều phần.

Thư viện dạng tệp

Altium Designer hỗ trợ nhiều loại thư viện dạng tệp khác nhau được mô tả dưới đây.

Mô hình nguyên lý, mô hình PCB và thư viện mô hình

Main pages: Thư viện nguyên lý, Thư viện PCB

Trong những ngày đầu của tự động hóa thiết kế điện tử, có hai lĩnh vực thiết kế: vẽ sơ đồ nguyên lý và bố trí PCB. Đầu ra của quá trình vẽ sơ đồ nguyên lý là một tập hợp các trang sơ đồ nguyên lý được in ra, còn đầu ra của quá trình bố trí PCB là các tệp chế tạo và lắp ráp PCB.

Để hỗ trợ công việc này, người thiết kế cần có khả năng tạo và lưu trữ các ký hiệu nguyên lý, sẵn sàng để đặt lên trang sơ đồ nguyên lý. Các chi tiết như giá trị, điện áp, công suất, footprint của linh kiện, v.v. thường được bổ sung sau khi ký hiệu được đặt từ thư viện ký hiệu lên trang sơ đồ nguyên lý.

Đối với footprint, khả năng biên tập tập trung vào việc triển khai thiết kế dưới dạng một tập hợp các lớp chứa những hình dạng cần thiết để tạo phim quang. Cách tiếp cận lấy đầu ra làm trọng tâm này quyết định những hình dạng được hỗ trợ, cho đến cả phông chữ dùng cho ký hiệu định danh và các chuỗi văn bản khác trên lớp in lụa.

Những ký hiệu và footprint đơn giản này được tạo và lưu trữ trong các thư viện, ban đầu cả hai loại đều có phần mở rộng tệp là *.Lib. Khi Windows nới lỏng giới hạn ba ký tự đối với phần mở rộng tệp, chúng được đổi thành *.SchLib cho ký hiệu nguyên lý và *.PcbLib cho footprint. 

Thư viện nguyên lý và thư viện PCB là nơi lưu trữ các mô hình. 

Thư viện tích hợp

Main page: Thư viện tích hợp

Theo thời gian, nhu cầu tách biệt quy trình tạo linh kiện khỏi quy trình thiết kế sản phẩm ngày càng tăng. Thay vì bổ sung thông tin chi tiết của linh kiện sau khi ký hiệu đã được đặt lên trang sơ đồ nguyên lý, các nhóm thiết kế muốn định nghĩa đầy đủ linh kiện ngay trong thư viện. Các lĩnh vực thiết kế khác, chẳng hạn như mô phỏng mạch, cũng đang phát triển, do đó cần hỗ trợ cả các mô hình cho những lĩnh vực này. Khi tạo các linh kiện sẵn dùng, bạn cũng cần có khả năng xác minh ánh xạ giữa ký hiệu và mô hình, sau đó cung cấp các linh kiện này trong một tệp thư viện duy nhất, sẵn sàng sử dụng.

Để đáp ứng các yêu cầu này, thư viện tích hợp (*.IntLib) đã được phát triển. Thư viện tích hợp chứa mọi loại mô hình trong một tệp duy nhất. Nguồn của thư viện tích hợp là một gói thư viện (*.LibPkg), tức một dự án thiết kế tập hợp các ký hiệu, footprint và mô hình mô phỏng nguồn. Khi dự án gói thư viện được biên dịch, ánh xạ giữa ký hiệu và mô hình được xác minh và thư viện tích hợp được tạo ra. Sử dụng IntLib nghĩa là thư viện trở thành nguồn để bạn lấy và đặt các linh kiện sẵn dùng, mang lại một giải pháp phù hợp cho các tổ chức quy mô vừa và lớn muốn tách biệt việc tạo linh kiện khỏi thiết kế sản phẩm.

Thuật ngữ